大视场头戴光学系统的制作方法

本发明属于数字微光夜视设备及光学元件，具体涉及大视场头戴光学系统。

背景技术：

1、数字化夜视设备通常以低照度ccd/cmos、ebaps器件等为核心部件，结合目镜和物镜光学系统，从而实现夜视场景的获取与观察。数字夜视光学系统属于头戴光学系统，为减轻头部眩晕感，一般要求体积小、重量轻、视场大、成像质量高。现有数字夜视设备的目镜和物镜光学系统观察视场范围相对较小，一般最大仅能覆盖45°~50°视场角，而且目镜和物镜光学系统的体积相对偏大，重量较重。

2、夜视目镜与物镜光学系统的视场大小、成像质量与其体积、重量直接相关。为实现高质量成像，一般需要通过多透镜组合设计来达到高分辨率、低畸变的成像效果；为实现50°以上的大视场，同时保证成像质量，一般需要长焦距、大口径、多透镜组合设计；这些都会造成目镜和物镜光学系统体积、重量的增加。如何解决视场大小、成像质量与体积、重量的矛盾，实现具有大视场、高成像质量、体积小、重量轻的目镜和物镜光学系统是当前亟需突破的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供大视场头戴光学系统，通过球面透镜和非球面透镜组合设计的方式，解决了现有夜视目镜与物镜光学系统大视场与高成像质量不足的问题。

2、本发明所采用的技术方案是大视场头戴光学系统，包括物镜光学系统、机芯模块与目镜光学系统，物镜光学系统与机芯模块可拆卸连接且位于机芯模块一侧，机芯模块另一侧可拆卸连接目镜光学系统；

3、物镜光学系统包括沿光轴方向从物侧至像侧依次设置的第一球面透镜、第二球面透镜、第三球面透镜、第四球面透镜、双胶合透镜与第一非球面透镜；

4、目镜光学系统包括第二非球面透镜、第七球面透镜与第八球面透镜，第二非球面透镜、第七球面透镜与第八球面透镜沿光轴方向从眼点侧至物侧依次设置。

5、本发明技术方案的特征还在于，

6、第一球面透镜与第七球面透镜均为凹凸透镜，第二球面透镜、第三球面透镜、第四球面透镜与第八球面透镜均为凸透镜，第一非球面透镜与第二非球面透镜均为平凸透镜。

7、双胶合透镜包括第五球面透镜与第六球面透镜，第五球面透镜靠近第四球面透镜侧，第五球面透镜与第六球面透镜均为凸透镜。

8、第一球面透镜由光学玻璃h-zf62构成，第二球面透镜与第五球面透镜由光学玻璃h-zf88构成，第三球面透镜由光学玻璃h-k9l构成，第四球面透镜由光学玻璃h-laf2构成，第六球面透镜由光学玻璃h-zlaf52a，第一非球面透镜由光学玻璃h-zlaf68c构成。

9、物镜光学系统相对孔径在1：1.4-1：1.6之间，物镜光学系统总长度不超过60mm，焦距不大于15mm，总重量不大于45g；

10、物镜光学系统的水平视场不小于50°，垂直视场不小于35°，物镜光学系统整体视场内的畸变不大于5%；

11、物镜光学系统的成像分辨能力不小于800lp/mm，清晰成像范围为250mm~无穷远；

12、物镜光学系统的工作波段覆盖可见光~近红外。

13、第二非球面透镜由光学玻璃h-la52构成，第七球面透镜由光学玻璃h-zlaf68c构成，第八球面透镜由光学玻璃h-zf88构成。

14、目镜光学系统的出瞳距离不小于15mm，出瞳直径不小于4mm；目镜光学系统的焦距不大于20mm，目镜光学系统总长度不大于30mm，总重量不大于50g；

15、目镜光学系统整体视场内的畸变不大于5%；

16、目镜光学系统的工作波段覆盖可见~近红外；

17、物镜光学系统和目镜光学系统可单独使用或组合使用。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、（1）本发明提供的大视场头戴光学系统，该系统基于通用型光学玻璃材料，通过球面透镜和非球面透镜组合优化设计的方式，解决了大视场、高成像质量与小体积、轻重量难以同时满足的难题，可广泛应用于微光夜视领域或夜视头戴领域。

技术特征：

1.大视场头戴光学系统，其特征在于，包括物镜光学系统、机芯模块（11）与目镜光学系统，所述物镜光学系统与机芯模块（11）可拆卸连接且位于机芯模块一侧，所述机芯模块（11）另一侧可拆卸连接目镜光学系统；

2.根据权利要求1所述的大视场头戴光学系统，其特征在于，所述第一球面透镜（1）与第七球面透镜（9）均为凹凸透镜，所述第二球面透镜（2）、第三球面透镜（3）、第四球面透镜（4）与第八球面透镜（10）均为凸透镜，所述第一非球面透镜（7）与第二非球面透镜（8）均为平凸透镜。

3.根据权利要求2所述的大视场头戴光学系统，其特征在于，所述双胶合透镜包括第五球面透镜（5）与第六球面透镜（6），所述第五球面透镜（5）靠近第四球面透镜（4）侧，所述第五球面透镜（5）与第六球面透镜（6）均为凸透镜。

4.根据权利要求3所述的大视场头戴光学系统，其特征在于，所述第一球面透镜（1）由光学玻璃h-zf62构成，所述第二球面透镜（2）与第五球面透镜（5）由光学玻璃h-zf88构成，所述第三球面透镜（3）由光学玻璃h-k9l构成，所述第四球面透镜（4）由光学玻璃h-laf2构成，所述第六球面透镜（6）由光学玻璃h-zlaf52a，所述第一非球面透镜（7）由光学玻璃h-zlaf68c构成。

5.根据权利要求1所述的大视场头戴光学系统，其特征在于， 所述物镜光学系统相对孔径在1：1.4-1：1.6之间，所述物镜光学系统总长度不超过60mm，焦距不大于15mm，总重量不大于45g；

6.根据权利要求1所述的大视场头戴光学系统，其特征在于，所述第二非球面透镜（8）由光学玻璃h-la52构成，所述第七球面透镜（9）由光学玻璃h-zlaf68c构成，所述第八球面透镜（10）由光学玻璃h-zf88构成。

7.根据权利要求1所述的大视场头戴光学系统，其特征在于，所述目镜光学系统的出瞳距离不小于15mm，出瞳直径不小于4mm；所述目镜光学系统的焦距不大于20mm，所述目镜光学系统总长度不大于30mm，总重量不大于50g；

8.根据权利要求1所述的大视场头戴光学系统，其特征在于，所述物镜光学系统和目镜光学系统可单独使用或组合使用。

技术总结
本发明公开的大视场头戴光学系统，包括物镜光学系统、机芯模块与目镜光学系统，物镜光学系统与机芯模块可拆卸连接且位于机芯模块一侧，机芯模块另一侧可拆卸连接目镜光学系统；物镜光学系统包括沿光轴方向从物侧至像侧依次设置的第一球面透镜、第二球面透镜、第三球面透镜、第四球面透镜、双胶合透镜与第一非球面透镜；目镜光学系统包括第二非球面透镜、第七球面透镜与第八球面透镜，第二非球面透镜、第七球面透镜与第八球面透镜沿光轴方向从眼点侧至物侧依次设置。本发明的大视场头戴光学系统，解决了大视场、高成像质量与小体积、轻重量难以同时满足的难题，可广泛应用于微光夜视领域或夜视头戴领域。

技术研发人员：刘卫平,张勇,甄红涛,雷正伟,袁祥波,孙华刚,贾锋,吕垌,李志伟,樊苗苗,郭禧庆
受保护的技术使用者：中国人民解放军32181部队
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23